發(fā)布時(shí)間：2020-06-23 02:49

【摘要】：素有“美麗的外衣”之稱的涂料,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人類日常生活等方面,已經(jīng)成為人們美化環(huán)境及生活的重要產(chǎn)品,同樣也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)不可或缺的重要配套工程材料。全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的日益重視使得涂料行業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn),涂料的污染和毒性,以及涂料生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的污染問(wèn)題已受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。涂料的成分十分復(fù)雜,含有很多種類的有機(jī)化合物。涂料生產(chǎn)過(guò)程的污水不規(guī)范處理排放,以及分散的涂裝環(huán)節(jié),廢棄涂料包裝物往往成為移動(dòng)污染源。涂料生產(chǎn)中需要洗滌的設(shè)備較多,如調(diào)漆缸、過(guò)濾器及過(guò)濾介質(zhì)、貯罐、貯槽,生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存場(chǎng)所物料的跑、冒、滴、漏或意外事故都需要清洗,這部分洗滌水也是涂料工業(yè)生產(chǎn)廢水的重要組成部分。涂料生產(chǎn)和使用過(guò)程中也有可能帶來(lái)重金屬污染。由于無(wú)機(jī)染料通常是從天然礦物質(zhì)中提煉并經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)物理反應(yīng)制成,因此難免夾帶微量的重金屬雜質(zhì)。另外,也來(lái)自于生產(chǎn)時(shí)加入的各種助劑,如催化劑、防污劑、消光劑和各種填料中所含雜質(zhì)。此外涂料用品如汽車等在報(bào)廢以后,漆膜中所含的這些重金屬元素也會(huì)隨之進(jìn)入環(huán)境,造成環(huán)境的重金屬污染,進(jìn)而危害人類。本文通過(guò)經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的微生物法對(duì)涂料廢水和固廢中的有機(jī)污染物和重金屬進(jìn)行處理,并提出了幾種新型、環(huán)保的紫外光固化涂料的合成方法,實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)的要求。本文的具體研究工作和成果包括以下6個(gè)部分內(nèi)容：本文第1部分提出了微生物絮凝劑與聚合氯化鋁(PAC)復(fù)配處理涂料廢水的技術(shù),本實(shí)驗(yàn)室采用紅球菌生產(chǎn)絮凝劑,并與聚合氯化鋁進(jìn)行復(fù)配,用以處理涂料生產(chǎn)工業(yè)廢水中的高濃度COD和色度,運(yùn)用響應(yīng)面分析法(RSM)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化絮凝條件,最大限度地去除涂料廢水中的COD和色度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)微生物絮凝劑與pH值對(duì)于絮凝作用的實(shí)現(xiàn)具有決定作用；Ca2+可以通過(guò)架橋作用促進(jìn)有機(jī)污染物的絮凝沉降和去除,而過(guò)量的Ca2+吸附于帶負(fù)電的微生物絮凝劑分子的官能團(tuán)上,降低了膠體顆粒與微生物絮凝劑的結(jié)合；當(dāng)微生物絮凝劑在較高投加量下,少量的PAC就能達(dá)到顯著效果。實(shí)驗(yàn)確定了涂料廢水的最佳絮凝條件為微生物絮凝劑47 mg/L, PAC 39 mg/L, pH值8.2,CaCl2 0.38 g/L,攪拌強(qiáng)度210r/min。最佳絮凝條件下,微生物絮凝劑對(duì)涂料廢水中COD和色度的去除率分別達(dá)到77.6%和68.9%。本文第2部分以鼠李糖脂單糖脂和Tween 80作為表面活性劑的代表,研究了這兩種表面活性劑對(duì)熱帶假絲酵母CICC 1463和假單胞菌ATCC AB93188降解涂料廢水中苯酚的影響,并將這兩種表面活性劑的影響作用進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明,鼠李糖脂和Tween 80對(duì)這兩種苯酚降解菌都有一定的影響。鼠李糖脂的作用對(duì)這兩種菌體的生長(zhǎng)都有促進(jìn)作用,且使苯酚的生物降解速率加快,這有可能是因?yàn)槭罄钐侵c苯酚形成聚集體,使得游離的苯酚濃度降低,從而緩解了苯酚對(duì)菌體的毒性作用。對(duì)于Tween 80,這種化學(xué)表面活性劑對(duì)這兩種菌體的生長(zhǎng)都有一定的抑制作用,且菌體生長(zhǎng)期滯后,這可能是因?yàn)楸椒雍蚑ween 80的毒性共同作用抑制了菌體的生長(zhǎng)。但是對(duì)于苯酚的生物降解過(guò)程,Tween 80的作用使得假單胞菌對(duì)苯酚的降解受到抑制,卻促進(jìn)了熱帶假絲酵母對(duì)苯酚的降解,該現(xiàn)象可能是因?yàn)槲⑸锓N屬對(duì)苯酚和Tween 80的耐受性不同。本文第3部分為利用Fe304磁性納米粒子固定化角質(zhì)酶對(duì)涂料生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生廢水中的DEHP進(jìn)行吸附降解的研究。由于Fe304磁性納米粒子的結(jié)構(gòu)可對(duì)角質(zhì)酶分子起束縛支撐作用,固定化角質(zhì)酶較游離角質(zhì)酶的pH、熱穩(wěn)定性及儲(chǔ)存穩(wěn)定性都有所提升。將固定化角質(zhì)酶用于DEHP的處理,反應(yīng)溫度為30～50。C時(shí),pH值為6.0～9.0時(shí),處理效率均達(dá)到60%以上。Fe304磁性納米粒子固定化角質(zhì)酶吸附降解材料對(duì)2 mg/L的DEHP的去除效率可達(dá)81%,其中酶法水解大約占到78%,且降解產(chǎn)物無(wú)二次污染。較廣的反應(yīng)溫度、pH值適用范圍以及合理的用量比例說(shuō)明固定化角質(zhì)酶在實(shí)際應(yīng)用中有較好的前景。在處理實(shí)際涂料生產(chǎn)過(guò)程中含少量重金屬離子的廢水時(shí),在pb2+濃度為10 mg/L時(shí),固定化角質(zhì)酶對(duì)DEHP的處理效率可保持68.4%,而pb2+處理效率可達(dá)21.6%。循環(huán)使用固定化酶處理DEHP達(dá)5次時(shí),處理效率可保持75%,循環(huán)使用達(dá)8次時(shí),處理效率仍可保持70%,表明了固定化角質(zhì)酶良好的重復(fù)利用性,酶的使用效率得以提高、降低了使用成本。本文第4部分提出了一種聯(lián)合農(nóng)業(yè)廢物稻草秸稈和白腐菌去除涂料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含pb2+廢水的方法。該部分研究考察了不同初始pH和不同初始pb2+濃度下該方法對(duì)pb2+吸附效率的變化,白腐菌黃孢原毛平革菌生物量的變化,草酸含量的變化以及稻草秸稈結(jié)構(gòu)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)21 d的發(fā)酵之后,在低濃度的初始pb2+濃度(100 mg/L和200 mg/L)下,體系當(dāng)中大部分的游離態(tài)pb2+都被去除,它們的去除率分別為97.6%和95.3%；在初始pb2+濃度為100 mg/L時(shí),黃孢原毛平革菌生物量最大,隨著初始pb2+濃度增大,其生物量逐漸減�。徊菟岷侩S時(shí)間呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),在第6d達(dá)到最大(在初始pb2+濃度400 mg/L時(shí)為第9d達(dá)到最大),在不同的初始pb2+濃度下,體系中都有較高濃度的草酸存在,說(shuō)明pb2+可能具有促進(jìn)黃孢原毛平革菌產(chǎn)生草酸的能力。本文第5部分為利用黃孢原毛平革菌對(duì)涂料固體廢物中重金屬鉛污染的微生物修復(fù)研究。該研究考察了黃孢原毛平革菌堆肥修復(fù)重金屬鉛過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量的變化、微生物量碳的變化、木質(zhì)素過(guò)氧化物酶和錳過(guò)氧化物酶酶活的變化以及重金屬鉛的形態(tài)變化,分析了黃孢原毛平革菌對(duì)涂料固體廢物中重金屬鉛的穩(wěn)定固化作用。研究結(jié)果表明,堆體微生物量碳均呈現(xiàn)先大幅度上升再下降再小幅度變化的趨勢(shì),添加重金屬鉛后將抑制土著微生物的生長(zhǎng),但是黃孢原毛平革菌對(duì)重金屬鉛有一定的抗性作用。含重金屬鉛的固體廢物接種黃孢原毛平革菌修復(fù)42d后,重金屬鉛由不穩(wěn)定且潛在危害性大的水溶解態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)向比較穩(wěn)定且無(wú)危害的殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化,即起到了穩(wěn)定鈍化重金屬鉛的作用,證實(shí)了微生物修復(fù)技術(shù)處理含重金屬鉛的涂料固體廢物的可行性。本文第6部分為針對(duì)現(xiàn)有光固化樹脂線性結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性不理想的缺點(diǎn),引入了具有四官能團(tuán)空間結(jié)構(gòu)的季戊四醇。研究合成了兩種穩(wěn)定性好、機(jī)械性能優(yōu)良、原料易得且價(jià)格低廉、用途廣、利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的基于2,4甲苯二異氰酸酯具有星型結(jié)構(gòu)四官能團(tuán)丙烯酸酯光固化樹脂。這兩種樹脂經(jīng)光引發(fā)交聯(lián)后形成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),具有機(jī)械強(qiáng)度高,硬度高,韌性好,耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可作為UV耐磨涂料的交聯(lián)劑和主體樹脂；另外,引入具有六官能團(tuán)的雙季戊四醇(DPE),合成了一種高官能度、耐磨擦、防刮傷、耐候、耐黃變的透明的可紫外光固化的聚氨酯丙烯酸酯。DPE具有典型的星型結(jié)構(gòu),含有較大的空間結(jié)構(gòu),能夠形成較大的屏蔽作用,使酯基十分穩(wěn)定,DPE應(yīng)用于涂料中能彌補(bǔ)醇酸樹脂耐水、耐潮、耐堿性能差的缺點(diǎn)。由雙季丙烯酸酯合成的涂料,在紫外光照射下固化速度快,形成了一種耐磨、耐刮、耐候、透明的防腐蝕涂層。這種涂料可用于建筑物玻璃外側(cè)、其它涂料的外層、石油工業(yè)中等,高官能度可以加快UV固化速度。本論文利用不同的生物治理方法對(duì)涂料生產(chǎn)以及應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)污染物和重金屬進(jìn)行去除或穩(wěn)定,并通過(guò)引入空間結(jié)構(gòu)合成新型涂料。由于新型涂料的優(yōu)勢(shì)性使得涂料的清潔生成易于實(shí)現(xiàn),而早期涂料生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染,也可通過(guò)上述研究?jī)?nèi)容進(jìn)行高效治理。該研究為實(shí)現(xiàn)涂料行業(yè)的清潔生產(chǎn)目標(biāo)奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ637;X788
【圖文】：

博±學(xué)位論文法。該方法具有Ｗ下優(yōu)點(diǎn)：①黃跑原毛平革菌能夠降解稻草中的木質(zhì)草的比表面積；②黃抱原毛平革菌可ｗｗ稻草為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行繁殖；平革菌本身能夠吸附重金屬Ｗ及通過(guò)分泌物對(duì)重金屬進(jìn)行固定。逡逑（５）提出一種利用黃抱原毛平革菌堆肥穩(wěn)定修復(fù)重金屬鉛污染的涂料方法，考察該過(guò)程中微生物量碳、酶活Ｗ及重金屬鉛的形態(tài)變化，分平革菌對(duì)重金屬鉛的穩(wěn)定固化作用，探討黃抱原毛平革菌降低重金屬能機(jī)理，為重金屬污染的涂料固體廢物的微生物修復(fù)技術(shù)提供理論指（６）合成兩種穩(wěn)定性好、機(jī)械性能優(yōu)良、原料易得且價(jià)格低廉、用途業(yè)規(guī)�；a(chǎn)的星型結(jié)構(gòu)四官能團(tuán)丙稀酸醋光固化樹脂和一種高官能、防刮傷、耐候、耐黃變的星型結(jié)構(gòu)六官能團(tuán)丙稀酸醋光固化樹脂。逡逑本研究的框架如圖１．２所示。逡逑ｒ邐邐邋＇＇、逡逑

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本文編號(hào)：2726675